3. 모형 실험
4.3 불규칙파 중 횡동요 응답
4.3.2 횡동요 응답의 스펙트럼 비교
Fig. 42와 Fig. 43는 유의파고 4.5m에서의 평균주기 9.5초, 11.5초인 2가지의 불규칙파 중 IMO type C 탱크를 설치한 선체의 횡동요 응답의 스펙트럼이다.
평균주기를 달리하는 두 개의 불규칙파 모두 탱크의 액체적재율에 관계없이 Empty(0%) 보다 횡동요 응답 스펙트럼의 피크치가 높게 나타나는 경향을 보여 주고 있다.
평균주기가 9.5초인 불규칙파 중 선체의 횡동요 응답을 고찰해 보면 탱크 내 부 적재율이 20%일 때는 Empty(0%)보다 피크치가 저주파수 구간으로 이동하였 다. 탱크 내부 적재율이 40%, 60%, 80%일 때는 비슷한 주파수 구간에서 피크치 가 나타나며 20%일 때 보다 저주파수 구간으로 이동하였다.
평균주기가 11.5초인 불규칙파 중 선체의 횡동요 응답을 보면 탱크 내부 적 재율이 20%, 40%, 80% 일 때 비슷한 주파수 구간에서 피크치가 나타났고 Empty(0%)에 비해 저주파수 구간으로 이동하였다. 탱크 내부 적재율이 60% 일 때는 다른 적재 경우보다 피크치가 저주파수 구간으로 이동하고 가장 높게 측 정되었다.
Fig. 42 Comparison of roll motion response spectra for IMO type C tank with different filling ratios (=4.5m, T=9.5sec)
Fig. 43 Comparison of roll motion response spectra for IMO type C tank with different filling ratios (=4.5m, T=11.5sec)
Fig. 44와 Fig. 45은 유의파고 4.5m에서의 평균주기 9.5초, 11.5초인 2가지의 불규칙파 중 Developed 3.77 탱크를 설치한 선체의 횡동요 응답 스펙트럼이다.
주기를 달리한 두 불규칙파 모두 탱크 내부 유동이 있는 경우(20%, 40%, 60%, 80%) 비슷한 주파수 구간에서 피크치가 나타났고 Empty(0%)에 비해 저주 파수 구간으로 이동하였다.
IMO type C 탱크는 내부 액체적재율에 따른 규칙파 중 횡동요 응답 크기가 비슷하지만 Developed 3.77 탱크는 내부 액체적재율이 80%의 경우가 다른 적 재율들에 비해 규칙파 중 횡동요 응답이 크다. 실험에 사용된 두 개의 불규칙 파 피크치 주파수가 Developed 3.77 탱크의 액체적재율 80% 일 때의 횡동요 응답 그래프 주파수 범위에 포함되므로 불규칙파 중 횡동요 응답도 다른 적재 율에 비해 크게 나타난다.
불규칙파 평균주기 9.5초 일 때, 탱크 내부 적재율이 80%의 경우는 Empty(0%)에 비해 피크치의 감소량이 적었고 불규칙파 평균주기 11.5초의 경우 80%의 스펙트럼이 Empty(0%)에 비해 저주파 구간으로 이동 하였지만, 스펙트 럼의 피크값이나 면적의 차이가 크게 없음을 확인 할 수 있다.
Fig. 44 Comparison of roll motion response spectra for Developed 3.77 tank with different filling ratios (=4.5m, T=9.5sec)
Fig. 45 Comparison of roll motion response spectra for Developed 3.77 tank with different filling ratios (=4.5m, T=11.5sec)
Fig. 46 ~ Fig. 49에서는 유의파고 4.5m에서의 평균주기 9.5초, 11.5초인 2가지 의 불규칙파 중 IMO type C와 Developed 3.77 탱크를 설치한 선체의 횡동요 응답을 탱크 내부 액체적재율에 따라 스펙트럼을 비교하였다.
IMO type C 탱크의 액체적재율 60% 일 때를 제외하고는, 모든 경우에서 불 규칙파 평균주기 9.5초 일 때가 11.5초일 때 보다 스펙트럼 면적이 크고 피크치 가 높게 측정 되었다.
탱크의 액체적재율 20%, 40%, 80%의 경우 선체 공진주파수는 0.54rad/s에 가 까워 불규칙파 평균주기 9.5초일 때(스펙트럼 피크치 주파수 0.54rad/s)가 11.5초 (스펙트럼 피크치 주파수 0.44rad/s) 보다 횡동요 응답이 크다. 탱크 액체적재율 60% 설치 시 선체의 공진주파수는 탱크의 내부유동으로 인해 저주파수 구간으 로 이동하여 0.502rad/s이다. 액체적재율 60% 탱크를 설치한 선체의 스펙트럼 피크치 주파수는 0.49rad/s이며 60% 탱크 설치 시 선체의 공진주파수인 0.502rad/s 부근이다. 불규칙파 평균주기 11.5초는 9.5초에 비해 주파수가 0.49rad/s인 파의 밀도가 높다. 그러므로 탱크의 액체적재율 60% 일 때는 불규 칙파 평균주기가 11.5초 일 때가 9.5초 일 때 보다 횡동요 응답이 더 크다.
내항, 외항으로 가정하여 주기를 두 가지로 나눈 불규칙파 중, 모든 탱크 액 체적재율에 대해 Developed 3.77 탱크를 장착한 선체의 횡동요 응답이 IMO type C 탱크 보다 작게 측정 되었다. 이는 Developed 3.77 탱크를 설치하면 IMO type C 탱크보다 국내 LNG벙커링 터미널 설치 운영예정인 해역의 내항, 외항에서의 파랑 중 LNG벙커링선의 횡동요가 작음을 확인 할 수 있었다.
Fig. 46 Comparison of roll motion spectra response for 20% filled with different tanks and periods
Fig. 47 Comparison of roll motion spectra response for 40% filled with different tanks and periods
Fig. 48 Comparison of roll motion spectra response for 60% filled with different tanks and periods
Fig. 49 Comparison of roll motion spectra response for 80% filled with different tanks and periods